CN1908002A - 一种高纯度β－谷甾醇或β－谷甾烷醇的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高纯度β－谷甾醇或β－谷甾烷醇的制备方法。用以制备高纯度β－谷甾醇或β－谷甾烷醇的方法。该方法是将含量大于90％的单体豆甾醇溶解在有机溶剂中，通过常压或中低压选择性催化加氢，加成支链中的22、23位C－C双键，获得纯度≥90％的β－谷甾醇或通过过度氢化使得5、6位C－C双键同时加氢还原，制备β－谷甾烷醇。该方法可以通过薄层层析、高效气相色谱或高效液相色谱严格监控反应进程，使反应生成β－谷甾醇，从而获得高纯度β谷甾醇，也可以让其过度氢化，生成高纯度的β－谷甾烷醇。通过该方法制备高纯度β－谷甾醇或高纯度β－谷甾烷醇，设备简单，操作简便，对环境无污染，是生产高纯度β－谷甾醇或β－谷甾烷醇的理想方法之一。

Description

一种高纯度β-谷甾醇或β-谷甾烷醇的制备方法

技术领域

本发明涉及生物化工或精细化工领域，具体涉及一种高纯度β-谷甾醇或β-谷甾烷醇的制备方法。

背景技术

植物甾醇是一类具有强生理活性的物质，有降低胆固醇、降血脂、抗肿瘤、防治心脏病等生理活性功能。含于植物中的植物甾醇主要是菜籽甾醇、菜油甾醇、豆甾醇、β-谷甾醇的混合物，它可以从油脂的脱臭物中大量提取得到。植物甾醇具有较强的表面活性，特别是β-谷甾醇对皮肤具有很高的渗透性，能够增强脂肪酶的活性，防御红斑，抑制皮肤炎症，并能促进皮脂分泌，保持皮肤湿润和柔软，使干燥和硬化的角质皮肤恢复柔软，防治皮肤晒伤，甚至可以防止和抑制鸡眼的形成，并且可以在洗发剂中起到调节剂的作用，能使头发变强劲，不易断裂，减少静电效应，保护头皮。

从植物甾醇中制备高纯度β-谷甾醇的方法主要有三种：

1、通过重结晶的方法制备，如欧洲专利EP0057075通过用热的丙酮或异丙醇结晶制备β-谷甾醇，纯度可达到91.5％～93.9％。再如，美国专利4422974采用甲基乙基酮或二氯乙烯结晶制备β-谷甾醇，其纯度也在90％以上。国内许文林等用环己酮为溶剂，通过重结晶将β-谷甾醇从62％提高到87％(许文林黄一波等，结晶法分离精制混合植物甾醇中β-谷甾醇和豆甾醇，过程工程学报-2003年1期)。因为，植物甾醇结构非常相似，其在溶剂中的溶解性也非常相近，特别是菜油甾醇与β-谷甾醇难以用结晶方法分离，所以上述结晶制备β-谷甾醇对原料有严格的要求，国外一般是从菜油甾醇含量低的木浆浮油中提取β谷甾醇，许文林等采用菜油甾醇相对较的的材料分离，并且β-谷甾醇的纯度难以继续提高，也存在溶剂用量大，收率低的缺点。

2、利用高效逆流色谱等色谱技术分离β-谷甾醇，如周玉杰等采用高效逆流色谱技术分离得到97％的β-谷甾醇(周玉杰陈福明等高速逆流色谱法分离β-谷甾醇和菜油甾醇的研究精细化工-2002年3期)。上述方法分离β-谷甾醇设备要求高，制备工艺复杂，特别是制备规模放大困难，不适于工业化生产的要求，只能用作制备一些β-谷甾醇对照品使用。

3、利用催化氢化技术制备β-谷甾醇，申请号200410024698.7公布了一种催化氢化制备β-谷甾醇的方法，该方法是采用总甾醇纯度为92.6％的大豆油植物甾醇，其中菜籽甾醇5.68％，豆甾醇28.29％，菜油甾醇21.23％，β-谷甾醇41.75％的混合甾醇作为制备β-谷甾醇的原料，制备了纯度在60％～75％的β-谷甾醇。而作为药品或者化妆品原料使用的β-谷甾醇一般要求纯度在90％以上，由于其所采用的原料菜籽甾醇与菜油甾醇的含量在26.91％，所制备的β谷甾醇主要是难以分离的菜油甾醇和β-谷甾醇的混合物，所以上述方法制备的β谷甾醇纯度难以继续提高，成为影响其应用的基本因素。并且上述方法中缺少对反应进程的监控措施，容易发生氢化不完全或过度氢化的现象，使得产品纯度不稳定，在60％～75％之间浮动。

发明内容

为了克服背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种催化氢化豆甾醇，制备高纯度β-谷甾醇或β-谷甾烷醇的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种高纯度β-谷甾醇或β-谷甾烷醇的制备方法，该方法的步骤如下：将纯度＞90％的豆甾醇溶解在有机溶剂中，以钯、铂、铑或镍加氢催化剂，通过常压或中低压选择性催化氢化过程，使其支链上22、23位C-C双键加氢生成β-谷甾醇，通过薄层层析、高效气相色谱或高效液相色谱，监控反应进程，支链加氢结束后，回收催化剂和有机溶剂，得到≥90％的高纯度β-谷甾醇；或在过度氢化时，同时将5、6位C-C双键催化氢化还原，回收收催化剂和溶剂，得到≥90％的高纯度的β-谷甾烷醇。

采用的原料是通过结晶方式获得的高纯度(＞90％)豆甾醇，由于豆甾醇与菜油甾醇、菜籽甾醇及β-谷甾醇在有机溶剂中的溶解性差异较大，因此分离方便，成本相对较低，目前也有单体豆甾醇的工业化生产。

所述的有机溶剂为正丙醇、正丁醇、异丙醇、乙酸乙酯、无水乙醇、二氯甲烷、环己酮、丙酮、苯中的一种或任意两种的组合。豆甾醇与有机溶剂的比例一般在1∶10～1∶100之间，视豆甾醇在不同溶剂中的溶解度而定。

加氢时的氢气压力为0.1～2MPa，反应体系温度为0℃～50℃。对于选择性加氢反应，温度越低，反应选择性越好，但是温度越低反应速度越慢。

所述的催化剂用量为在豆甾醇质量的0.1％～20％，催化剂在反应过程中采取搅拌或鼓泡方式分散在反应体系中。

在制备高纯度β-谷甾醇反应过程中采用薄层层析、高效气相色谱、高效液相色谱为分析手段监控反应进程，保证豆甾醇支链加氢完全，同时防止过度氢化使5、6位C-C双键加氢；而在制备高纯度β-谷甾烷醇过程中，采用薄层层析、高效气相色谱、高效液相色谱为分析手段监控反应进程，确保5、6位C-C双键加氢完全，反应时间常为1～48小时。

加氢后的溶液滤除催化剂，回收溶剂后，得到高纯度β-谷甾醇和高纯度β-谷甾烷醇白色或淡黄色结晶性粉末，即为高纯度(≥90％)β-谷甾醇或高纯度(≥90％)β-甾烷醇产品，产品回收率95％左右。

所用的分析方法条件如下：

薄层层析条件：

展开剂10∶1石油醚/乙酸乙酯

显色剂：碘或硫酸。

气相色谱条件：

色谱柱：SE-30毛细管柱，柱长30m

柱径0.25mm

柱温：270℃

检测器温度：280℃

进样器温度：280℃

氮气流速：30ml/min

分流比：1/100

液相色谱条件：

色谱柱：C18(250×4.6mm)

柱温：25℃

氮气流速1.6L/min

检测器：示差折光检测器

流动相：乙腈

流速为1ml/min。

本发明具有的有益效果是：

1、采用纯度＞90％豆甾醇作为原料，一步法获得高纯度β-谷甾醇或高纯度β-谷甾烷醇，与重结晶法、色谱法制备β-谷甾醇相比具有设备投资少、工艺简单，操作简便，环保等诸多优点。与申请号200410024698.7专利申请相比，克服了其产品中菜油甾醇含量大，β-谷甾醇含量难以继续提高的缺陷，根据需要制备出了纯度＞90％的高纯度β-谷甾醇产品或高纯度β-谷甾烷醇产品。

2、对反应进程实时监控，使得反应得到精确控制，保证了产品的纯度。与申请号200410024698.7专利申请相比，克服了其产品纯度不稳定，β-谷甾醇在60％～75％波动的缺陷。并且提高了终产品的收率，使得收率提高到95％。

具体实施方式

实施例1

1、称取含量为92.5％的豆甾醇原料10g加入500ml分析纯正丙醇溶液中，搅拌溶解后，加入氢化反应器中。

2、加入1g 5％的钯碳酸钙粉末，打开搅拌器，以200转/min的转速均匀搅拌30min，使其在溶液中均匀分散。

3、连接好气体管道，关闭进气阀门，抽去反应器内空气，以氢气填充，重复三次。

4、调整反应器内氢气压力至0.1Mpa，控制反应器内温度在18℃。

5、4小时后，打开反应器，取少量悬浊液加入到小离心管中，放置5min。

6、取5中上清液进行薄层层析，以正丙醇溶解的单体豆甾醇做对照，展层剂选择10∶1的石油醚/乙酸乙酯，展层完毕后置于碘缸中显色，观察反应进程。此后每隔30min取样观察一次。

7、当第五次所取的反应液薄层层析开始出现两个斑点，迅速停止反应，拆除通气装置。

8、过滤出钯碳酸钙粉末，并用丙酮溶液清洗干净，以备下次反应套用。

9、将过滤出的溶液于60℃条件下减压蒸干，得9.7g白色结晶粉末即为β-谷甾醇，液相色谱分析表明，其纯度是91.8％，计算总收率为96.3％。溶剂回收率89％，以备下次反应套用。

实施例2

1、称取含量为92.5％的豆甾醇原料5g加入500ml无水乙醇溶液中，置于磁力搅拌器内，搅拌溶解后，加入氢化反应器中。

2、加入0.05g 10％的钯碳酸钙粉末，打开搅拌器，以150转/min的转速进行搅拌，10min后，催化剂均匀分散在溶液中。

3、连接好气体管道，关闭进气阀门，抽去反应器内空气，以氢气填充，重复三次。

4、调整反应器内氢气压力在2.0Mpa，控制反应器内温度在35℃，搅拌器搅拌速度维持不变。

5、1小时后，打开反应器，取少量悬浊液加入到小离心管中，放置5min。

6、取上清液进行薄层层析，以无水乙醇溶解的单体豆甾醇做对照，展层剂选择10∶1的石油醚/乙酸乙酯，展层完毕后置于碘缸中显色，观察反应进程。此后每隔30min取样观察一次。

7、前两次所取样品薄层层析结果可以看到两个明显的斑点，气相色谱分析后表明，产物主要生成β-谷甾醇，第7次所取的反应液薄层层析结果显示，豆甾醇所在的位置无斑点显示，反应完全，即刻停止反应，拆除通气装置。

8、过滤出钯碳酸钙粉末，并用丙酮溶液清洗干净，以备下次反应套用。

9、将过滤出的溶液于60℃条件下减压蒸干，得4.7g白色结晶粉末即为β-谷甾烷醇，其纯度是92.2％，计算总收率为97.7％。溶剂回收率89％，以备下次反应套用。

实施例3

1、称取含量为95％的豆甾醇原料4g加入500ml乙酸乙酯溶液中，置于磁力搅拌器内，搅拌溶解后，加玻璃氢化反应器中，并将氢化器放置于层析柜内的磁力搅拌器上。

2、用溶剂封闭隔绝空气的条件下，小心加入0.8g雷尼镍催化剂，打开搅拌器，以均匀的转速进行搅拌，10min后，催化剂均匀分散在溶液中。

3、连接好气体管道，关闭进气阀门，抽去反应器内空气，以氢气填充，重复三次。

4、调整反应器内氢气压力在0.1Mpa，调节层析柜温度在0℃，搅拌器搅拌速度维持不变。

5、3小时后，打开反应器，取少量悬浊液加入到小离心管中，放置5min。

6、取上清液进行薄层层析，以乙酸乙酯溶解的单体豆甾醇做对照，展层剂选择10∶1的石油醚/乙酸乙酯，展层完毕后置于碘缸中显色，观察反应进程。

7、所取的反应液薄层层析结果显示，反应10小时后，甾烷醇所甾位置斑点开始显示，打开反应器，取出200ml反应悬浊液。

8、重新连接好反应装置，依原条件继续反应。

9、再经历16小时后，薄层层析显示，豆甾醇所在斑点消失，停止反应，拆除反应设备。

10、分别用氮气压滤出两部分溶液，将雷尼镍浸泡在丙酮溶液中。

11、将两部分溶液分别于60℃条件下减压蒸干，得1.5g白色结晶粉末A和2.3g白色结晶B，气相色谱分析显示A为β-谷甾醇，其纯度是94.3％，B为β-谷甾烷醇，纯度为94.7，计算总收率95％。

实施例4

1、称取含量为92.5％的豆甾醇原料50g加入500ml体积比为1∶2的乙酸乙酯和二氯甲烷的混合溶液中，搅拌溶解后，加入氢化反应器中。

2、加入0.1g 5％的钯碳酸钙末，打开搅拌器，以100转/min的转速均匀搅拌10min，使其在溶液中均匀分散。

3、连接好气体管道，关闭进气阀门，抽去反应器内空气，以氢气填充，重复三次。

4、调整反应器内氢气压力至0.1Mpa，控制反应器内温度在50℃。

5、1小时后，打开反应器，取少量悬浊液加入到小离心管中，放置5min。

6、取5中上清液进行薄层层析，以二氯甲烷溶解的单体豆甾醇做对照，展层剂选择10∶1的石油醚/乙酸乙酯，展层完毕后置于碘缸中显色，观察反应进程。此后每隔30min取样观察一次。

7、3小时后，所取的反应液薄层层析开始出现两个斑点，所取样品气相分析表明，样品中主要为β-谷甾醇成份。继续氢化5小时后，所取样品薄板层析只显示一个斑点。

8、过滤出钯碳酸钙粉末，并用丙酮溶液清洗干净，以备下次反应套用。

9、将过滤出的溶液于60℃条件下减压蒸干，得49g白色结晶粉末即为β-谷甾烷醇，其纯度是91.5％，计算总收率为98％。溶剂回收率89％，以备下次反应套用。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1、一种高纯度β-谷甾醇或β-谷甾烷醇的制备方法，其特征在于该方法的步骤如下：将纯度＞90％的豆甾醇溶解在有机溶剂中，以钯、铂、铑或镍加氢催化剂，通过常压或中低压选择性催化氢化过程，使其支链上22、23位C-C双键加氢生成β-谷甾醇，通过薄层层析、高效气相色谱或高效液相色谱，监控反应进程，支链加氢结束后，回收催化剂和有机溶剂，得到≥90％的高纯度β-谷甾醇；或在过度氢化时，同时将5、6位C-C双键催化氢化还原，回收收催化剂和溶剂，得到≥90％的高纯度的β-谷甾烷醇。

2、根据权利要求1所述的一种高纯度β-谷甾醇或β-谷甾烷醇的制备方法，其特征在于：所述的有机溶剂为正丙醇、正丁醇、异丙醇、乙酸乙酯、无水乙醇、二氯甲烷、环己酮、丙酮、苯中的一种或任意两种的组合。

3、根据权利要求1所述的一种高纯度β-谷甾醇或β-谷甾烷醇的制备方法，其特征在于：加氢时的氢气压力为0.1～2MPa，反应体系温度为0℃～50℃。

4、根据权利要求1所述的一种高纯度β-谷甾醇或β-谷甾烷醇的制备方法，其特征在于：所述的催化剂用量为在豆甾醇质量的0.1％～20％，催化剂在反应过程中采取搅拌或鼓泡方式分散在反应体系中。

5、根据权利要求1所述的一种高纯度β-谷甾醇或β-谷甾烷醇的制备方法，其特征在于，在制备高纯度β-谷甾醇反应过程中采用薄层层析、高效气相色谱、高效液相色谱为分析手段监控反应进程，保证豆甾醇支链加氢完全，同时防止过度氢化使5、6位C-C双键加氢；而在制备高纯度β-谷甾烷醇过程中，采用薄层层析、高效气相色谱、高效液相色谱为分析手段监控反应进程，确保5、6位C-C双键加氢完全，反应时间常为1～48小时。

6、根据权利要求1所述的一种高纯度β-谷甾醇或β-谷甾烷醇的制备方法，其特征在于：加氢后的溶液滤除催化剂，回收溶剂后，得到高纯度β-谷甾醇和高纯度β-谷甾烷醇白色或淡黄色结晶性粉末。